19世紀は帆船史上もっとも多くの帆船が建造された時代であり、そのピークは1891年のアメリカで、年間に14万4000トンの帆船が建造された。とくに1880年代は歴史上もっとも多くの帆走商船が貨物輸送を行っていた。19世紀の科学的進歩は帆船の建造技術にも及んだ。18世紀末にジョセフ・ハダードによって従来より2倍の強度となるロープの編み方が考案され、1850年代には鉄製のワイヤーが導入されるようになり索具の設計に大幅な自由度がもたらされた。1827年には初めての鉄製マストを持つHMS「フェートン」が建造された。マストの鉄製化は船体上部の重量軽減と省スペースとなり、強度も向上した。また1850年に鉄の肋材に木の外板を貼り付けた木鉄船体をもつ「エクセルシオール号」がリヴァプールで建造された。これらの木鉄船は、巨木の入手が困難な地域で普及した。蒸気船との競争に対して帆船の劣る点の一つに人件費の問題があった。そのため、より少ない人数で船を操作できるように縮帆法や帆の構成などに工夫が加えられ、1890年代にウインチが導入された。19世紀に紅茶を運ぶための快速船「ティークリッパー」が中国からイギリスまで新茶を届ける速さを競い合った。最初に届けられた新茶は高値で取引されるため、船主に莫大な利益をもたらしたのである。この競争は「ティーレース」と呼ばれ、「カティーサーク」、「サーモピレー」などのティークリッパーがしのぎを削りあった。ティークリッパーは外洋を高速で帆走できるよう、標準よりも細長い船型をしている。例えば「カティーサーク」では縦の長さは横幅の6倍に達している。微妙な操船が困難になる細長い船型が可能になった背景には、蒸気機関によるタグボートが普及し、曳航によって出入港ができるようになったことが挙げられる。19世紀は軍艦の主力が帆船から蒸気船に主役が交代した時代でもあった。19世紀前半あたりでは、石炭の補給の問題から蒸気船は比較的短距離の航路での運用に限られていたが、給炭地が整備され、蒸気機関の性能が向上するにつれ蒸気船の優位性が明らかになってきた。しかし、初期の動力船は船体に対して機関部と石炭庫の容積が大きすぎ、遠距離の商用航海には不向きだった。蒸気船の優位を決定的にしたのは、1869年のスエズ運河の開通である。スエズ運河一帯はほとんど無風であるため、蒸気船の独擅場だったのである。帆船はその恩恵に与ることが出来ず、上述の「ティークリッパー」の多くは中国航路から、オーストラリアからの羊毛輸送に転向を余儀なくされ、やがて姿を消していった。クリッパーの時代が終わった1880年代には、ヨーロッパでは積載量を重視した鋼鉄製の大型帆船が作られるようになっていった。帆船は荒海として知られるホーン岬を回る航路では蒸気船よりも上手く乗りきれるとされ、オーストラリア航路やチリの硝酸の輸送に活躍した。
発端は、信楽駅から貴生川駅行きの上り普通列車534D列車を発車させようと信楽駅の制御盤で出発信号機を青信号にしようとスイッチ（テコと呼ばれる）を操作したにもかかわらず、赤信号のまま変化しなかったことである。このとき下り列車が正しく信楽駅に到着しているにもかかわらず下り運転方向表示が点灯したままだった。分岐器を調べたが線路は開通しており信号トラブルを疑ったため信楽高原鐵道は保守要員として詰めていた信号システム会社の社員に点検を命じるとともに、代用閉塞である指導通信式の採用を早々に決定。小野谷信号場で対向列車であるJRからの直通列車と行き違いを実現すべく、誤出発検知装置を頼りにして、指導員となる職員を添乗させ普通列車を11分遅れの10時25分ごろ発車させた。この列車には指導員役の職員の他、当日の午後から安全管理などの査察に来る予定だった近畿運輸局の係官を貴生川駅まで出迎えに行くために常務、おそらくは指揮を執るべく乗り込んだ業務課長、夜勤明けで自宅に帰る予定だった運転士の計4人が乗り込んだ。事故で本務運転士も含め、添乗した4人すべての計5名が死亡し、信楽高原鐵道の乗務員で生存したのは車掌1名のみだった。代用閉塞を開始する場合、閉塞区間の両端に駅員を配置し対向列車の抑止と閉塞区間に列車がいないことを確認しなければならない。この場合は少なくとも対向列車501Dが小野谷信号場で停車し、代用閉塞の使用を運転士に通告した上で出発を抑止したことを、小野谷信号場に到着した閉塞責任者から信楽駅の運転主任に伝達され確認した後でなければ534D列車は出発させてはならなかった。しかし事故当時、代用閉塞に必要な要員を自動車で小野谷信号場に差し向けたものの、その到着を待たずに列車を発車させてしまった。これにより刑事裁判においても代用閉塞に必要な措置を取らなかったことにより事故を招いたとして当事者は刑事罰を受けた。しかしながら、改修した信号システムはトラブル続きだった。貴生川駅の出発信号機を青信号にできないトラブルは4月8日、4月12日の2度、事故当日と全く同じ、信楽駅で出発信号機を青信号にできないトラブルはゴールデンウィーク中の5月3日にもあった。特に5月3日のケースは事故時の列車と全く同じ534D列車で起きていた。この時は代用閉塞への変更すら行わず、誤出発検知装置を頼りに10時20分ごろ534D列車を出発させていた。対向列車であるJR西日本からの直通列車は小野谷信号場で停車しており、業務課長は小野谷信号場まで列車に添乗し、自ら手動で分岐器の操作を行って列車を行き違いさせていた。さらにその1時間後の下り列車も代用閉塞に必要な運転通告券の交付を受けず、小野谷信号場に居合わせた業務課長による口頭の要請のまま、小野谷信号場から信楽駅まで運転させていた。そして、5月3日のこの列車の運転士が事故当日のJR西日本乗り入れ快速501Dの運転士であった。事故当日も業務課長が上り534D列車に乗り込んだことから5月3日と同様の解決法を取ろうとしたものと考えられるが、運行中厳禁されていた信号継電器室での作業も相まったと考えられ、5月3日には有効に作用したこの手法によっても対向の下り臨時快速列車を停車させることができず、両便が正面衝突するに至った。小野谷信号場の下り出発信号機が赤にならなかった理由について、信楽駅構内の信号固着の修理のために同駅の継電器室（信号機器室）において行われていた、運行時間中の信号装置の点検作業が指摘されている。小野谷信号場の出発信号機は先の装置により一度は実際に赤に変えられたが、その作業の影響により、再び青に戻ってしまったと見られている。事故検証において信楽駅とともに小野谷信号場の誤出発検知装置も調べられたが誤出発検知はされておらず、列車は青信号で通過したものとみられる。事故後、警察は実際に車両を動かして信号の動作検証を行った。信楽駅における出発信号機の青信号が出せない現象は、方向優先テコの操作、小野谷信号場の下り場内信号機（貴生川駅側）と下り出発信号機との間の反位片鎖錠の関係、小野谷信号場下り場内信号機の制御接近点の変更工事が複合して発生した現象だと鑑定されたが、事故当日、小野谷信号場の下り出発信号機が誤出発を検知しながら青信号になった理由については検証で再現できず、継電器室でのジャンパー線による人為的接続の想定ケースを列挙するにとどまった。